Este documento describe un proyecto para crear una luz nocturna automática utilizando un circuito electrónico. El proyecto usa una fotocelda que mide la luz ambiental y enciende un foco cuando es de noche para ahorrar energía. El circuito incluye resistencias, condensadores, diodos, transistores y un circuito integrado para controlar el encendido y apagado automático del foco en función de la luz detectada por la fotocelda.

1. INSTITUTO POLITÉCNICO
NACIONAL
CENTRO DE ESTUDIOS
CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS N° 11
“WILFRIDO MASSIEU”
TELECOMUNICACIONES
PROYECTO AULA
4IV11
“LUZ NOCTURNA AUTOMÁTICA CON RELÉ”

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Índice
1.-Objetivos………………………………………………………………….3
2.-Hipótesis…………………………………………………………………..4
3.-Introducción……………………………………………………………….5
4.-Desarrollo………………………………………………………………….6
4.1 –Resistencias…………………….7
4.2 –Trimmer………………………….8
4.3 -Fotocelda………………………..9
4.4 –Condensadores………………..10
4.5 -Circuito integrado………………11
4.6 –Diodos…………………………..12
4.7 –Transistores……………………13
4.8 -Circuitos impresos……………..14
5.-Glosario…………………………………………………………………..15
6.-Conclusiones…………………………………………………………….16
7.-Fuentes…………...……………………………………………………...16

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OBJETIVOS
- De las unidades de aprendizaje impartidas en el actual semestre hacer un
proyecto que ayude a la sociedad.
- Con este proyecto reduciremos la contaminación.
- Mejorar la economía de la sociedad.
- Concientizar a la sociedad que si cada persona pone un poco de su parte
podemos mejorar como sociedad.
- Demostrarle al público como funcionara nuestro proyecto aunque es un
prototipo mencionar que si se tiene el presupuesto se puede llevar a cabo
dicho proyecto.
- En este proyecto tenemos como objetivo principal el crear un dispositivo
electrónico que nos permita encender o apagar un foco dependiendo de la
misma cantidad de energía luminosa que se tenga en el ambiente. De esta
manera el foco solo prendera cuando sea necesario por lo que con la
ausencia de luz el foco encenderá. Otro de nuestros objetivos es el poder
patentar la idea para que en las casas o trabajos de muchos habitantes
puedan contar con este dispositivo y así lograr un considerable ahorro de
energía.

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HIPOTESIS
- Los LEDs son una herramienta que en un futuro será la principal forma de
iluminar ya que no es muy caro y su durabilidad es muy larga.
- Con este proyecto se podrá prender una lámpara cuando empiece a
oscurecer.
- Con la nueva tecnología ya se va a poder controlar los dispositivos
únicamente programándolo.
- En nuestro proyecto nosotros pretendemos crear un dispositivo eléctrico
que nos permita encender un foco de manera automática, y por medio de
distintos componentes y circuitos lograremos encender este foco y que su
encendido o apagado solo dependa de la cantidad de energía luminosa que
se tenga. Por medio de circuitos como son resistencias, capacitores y
diodos se disminuirá y rectificara la corriente de entrada posteriormente
pasando por distintos proceso que ya explicaremos más adelante, llegara a
la fotocelda que es un componente muy importante ya que esta funciona
como censor y que permitirá encender el foco al detectar obscuridad y
apagarlo al detectar luz. Por medio de este circuito haremos lo que
llamamos luz nocturna automática y crearemos algo similar al
funcionamiento de las lámparas de alumbrado público.

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INTRODUCCIÓN
LUZ NOCTURNA AUTOMÁTICA CON RELÉ
El propósito principal de Proyecto Aula es combinar todos los conocimientos
adquiridos a lo largo del semestre en la realización de un prototipo que tenga
cumpla con un propósito, con el fin de dar utilidad a las clases recibidas.
Este semestre pusimos especial atención a que el cambio climático ha resultado
ser un verdadero problema con el que las personas necesitan lidiar día con día
debido a que se ha vuelto tan inestable que ha llegado a interrumpir con la rutina
del ser humano.
Tal y como dice Charles Darwin en El origen de las especies, en un ecosistema
solo sobrevive el que es más apto. Si trasladamos el concepto de la
“supervivencia del más fuerte” a la sociedad actual nos podemos dar cuenta de
que a pesar de todos los recursos y adelantos tecnológicos con los que ahora
contamos, día a día se van presentando nuevos problemas a los cuales debemos
darle solución. Si queremos llegar a ser una sociedad futurista debemos tener
previstas las situaciones que podrían afectarnos y sobre todo cómo vamos a
combatirlas.
Uno de los grandes problemas con los que cuenta la Ciudad de México, es la falta
de alumbrado público, además de que la mayoría de las lámparas que alumbran
las calles de la ciudad no siempre tienen un correcto funcionamiento. En el caso
de los hogares, uno no siempre puede estar presente y es necesario prender las
luces cuando es de noche, así que para ahorrar en gastos se necesita una
lámpara que sólo alumbre cuando sea prudente, además de que tenga la
capacidad de apagarse cuando el nivel de iluminación del ambiente vuelva a estar
por encima del nivel de autosuficiencia.
Al finalizar los cursos de las materias que llevamos tales como “Electrónica
analógica” y “Circuitos Lógicos Combinacionales” nos animamos a llevar a cabo
un prototipo, el cual tomará una medición de la cantidad de luz con la que cuenta
el medio, si ésta se encuentra por debajo de un nivel específico un LED prendera
a una determinada cantidad, esto se realizara gracias al uso del transductor.
El transductor que utilizaremos para este proyecto es la FOTOCELDA, el cual es
un dispositivo semiconductor cuya resistencia varía con la intensidad de la luz que
se posa sobre él, mientras mayor sea la luz, menor será la resistencia que
presentará.

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DESARROLLO
Para este proyecto que desarrollamos utilizamos una serie de componentes,
especificaremos de cada uno su función en nuestro circuito y en general para que
no se encuentre ninguna duda sobre cada componente
Las RESISTENCIAS:
Su función en nuestro circuito es ofreces cierta oposición al paso de la corriente
eléctrica los valores específicos a utilizar fueron de 3.3 y de 10 Kilohms y una de
10 ohms. También a resistencia de un conductor al paso de la corriente depende
de tres factores fundamentales:
 La resistividad (ρ) del material del que está compuesto: cuanto mayor sea su
resistividad, mayor resistencia ofrecerá.
 Su longitud (L): a mayor longitud, mayor resistencia.
 Su sección (S), que dependerá del grosor del conductor: cuanto más grueso
sea, menor resistencia.

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Otro elemento que utilizaremos es:
TRIMMER, básicamente es un condensador variable que puede variar de 0 al
valor comercial que maneje, más fácil mente lo ubicamos ya que se utiliza
comúnmente en seguidores de líneas para variar su velocidad o su
almacenamiento de energía ya que también son usados como resistencias
variables
Uno de los elementos más importantes en nuestro circuito es el RELE o
(relevador) es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor
controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un
electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o
cerrar otros circuitos eléctricos independientes
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que
el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador
eléctrico
Otro elemento importante a utilizar es el CIRCUITO INTEGRADO 358 este
Consiste en dos circuitos independientes que se encuentran dentro del
encapsulado que compensan la frecuencia del amplificador operacional y cada
uno opera como suplemento de poder que operan a diferentes rango de voltaje, el
drenaje es posible también bajo las operaciones de fuerza independientemente de
la magnitud del suministro de voltaje, su diagrama es de fácil implementación.
El elemento básico y principal es::

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FOTOCELDA
Es un componente electrónico que hace parte del grupo de los transductores, los
cuales tienen como función convertir alguna variable física en una señal eléctrica o
viceversa. Las fotoceldas en particular, son un dispositivo semiconductor de dos
terminales cuya resistencia varía con la intensidad de la luz que incide sobre ellos.
A mayor cantidad de la luz, menor es la resistencia que presenta
Presenta un bajo valor de su resistencia ante la presencia de luz, y, un alto valor
de resistencia ante la ausencia de luz.
La fotocelda se emplea para controlar el encendido automático del alumbrado
público. También se utiliza ampliamente en circuitos contadores electrónicos de
objetos y personas, en alarmas, etc.
En una fotocelda, la resistencia medida entre sus terminales varía de acuerdo a la
cantidad de luz incluida sobre su área foto sensible razón por la que es fácil
obtener una señal de corriente o de voltaje
Es un componente electrónico que hace parte del grupo de los transductores, los
cuales tienen como función convertir alguna variable física en una señal eléctrica o
viceversa. Las fotoceldas en particular, son un dispositivo semiconductor de dos
terminales cuya resistencia varia con la intensidad de la luz que incide sobre ellos. A mayor
cantidad de la luz, menor es la resistencia que presenta.

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Ocuparemos los famosos:
CONDENSADORES CERAMICOS,
En este caso de 0.1F, Todos los condensadores cumplen la misma función.
Almacenar carga eléctrica en sus placas y entregarla de acuerdo a las
particularidades del circuito. Lo que ocurre es que de acuerdo al material con que
se construyen, son utilizables en distintos dispositivos. Los capacitores de
poliéster son ampliamente usados en aplicaciones de frecuencias industriales,
bajas y medias.
Han venido sustituyendo a los clásicos capacitores de papel parafinado.
Los capacitores cerámicos tienen muy bajas pérdidas y alta estabilidad en altas
frecuencia y allí se utilizan.
Ambos tipos no están polarizados, o sea que se pueden conectar de cualquier
forma. Los capacitores electrolíticos si están polarizados.
Entre otros capacitores, utilizaremos el:
CONDENSADOR ELECTROLITICO
está formado por dos placas metálicas (conductoras de la electricidad)
enfrentadas y separadas entre sí por una mínima distancia, y un dieléctrico, que
se define como el material no conductor de la electricidad (aire, mica, papel,
aceite, cerámica, etc.) que se encuentra entre dichas placas. La magnitud del valor
de capacidad de un capacitor es directamente proporcional al área de sus placas e
inversamente proporcional a la distancia que las separa. Es decir, cuanto mayor
sea el área de las placas, mayor será el valor de capacidad, expresado en
millonésimas de Faradios [µF], y cuanto mayor sea la distancia entre las placas,
mayor será la aislación o tensión de trabajo del capacitor, expresadas en unidades
de Voltios, aunque el valor de capacidad disminuye proporcionalmente cuanto más
las placas se separan. Utilizaremos de 47µF/25V

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El más importante el:
CIRCUITO INTEGRADO que son elementos semiconductores multipropósito en
electrónica, pueden servir como regulador de voltaje, o emisores de señal
(transistores) y pueden ser compuertas lógicas o también incluir un
microprocesador ya que por la variedad de encapsulado son exageradas las
aplicaciones que se le puede dar a esto.
En el circuito como ya se mencionó utilizamos un amplificador operacional LM358,
el cual se ha configurado como un comparador de voltaje en cuya entrada no
inversora (pin 3) se ha conectado la fotocelda y en la entrada inversora (pin 2) se
conecta en el pin central del potenciómetro.
En estas condiciones la salida del operacional (pin 1) permanecerá en un nivel
bajo. Cuando la luz disminuye, hace que el voltaje de la fotocelda aumente,
llegando a ser comprable o mayor al que se presenta en el pin 2 del amplificador,
En cuyo caso la salida del mismo pasa a un nivel alto que hace que se active el
relé de salida
De esta forma, el potenciómetro permite ajustar el nivel umbral en el cual se activa
el relé

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Los más pequeños y al igual que todo importante son:
LOS DIODOS:
Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una
única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V)
consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta
como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito
cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica. Utilizaremos un 1N4004
La salida del amplificador operacional se conecta a la base del transistor NPN a
través de una resistencia. Cuando este recibe una señal alta en su base, pone un
nivel bajo en su colector, de la forma de la bobina del relé se polariza en forma
correcta y sus contactos común y normalmente abierto se unen, permaneciendo
así hasta que la salida del operacional caiga nuevamente a un nivel bajo, en este
caso se vuelven a unir los contactos común y normalmente cerrados.

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TRANSISTORES:
La salida del amplificador operacional se conecta a la base del transistor NPN a
través de una resistencia. Cuando este recibe una señal alta en su base, pone un
nivel bajo en su colector, de la forma de la bobina del relé se polariza en forma
correcta y sus contactos común y normalmente abierto se unen, permaneciendo
así hasta que la salida del operacional caiga nuevamente a un nivel bajo, en este
caso se vuelven a unir los contactos común y normalmente cerrados
Este circuito tiene aplicaciones en las cuales se encuentran el encendido de una
lámpara exterior cuando se hace de noche , también se puede utilizar como un
contador de objetos los cuales pasarían delante de la fotocelda haciendo que el
relé produzca una seña útil para otro circuito o sistema de control.

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Para poder iniciar este proyecto es necesario realizar el:
CIRCUITO IMPRESO ES:
En electrónica, un circuito impreso o PCB, es un medio para sostener
mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de
rutas o pistas de material conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre
un sustrato no conductor
El proceso de fabricación de un circuito impreso es: La placa a la que
denominamos virgen” es la que aún no tiene las pistas hechas, por lo que su
aspecto puede resultar chocante a quien no la haya visto nunca. Se trata de un
trozo de “plástico” revestido por una o ambas caras de cobre u otro material
electro conductor. Por lo que cuando la tengamos en la mano no tendremos más
que una lámina brillante.
Existen varios tipos de placa, las más comunes son:
*De baquelita
*De fibra de vidrio
*Foto sensibilizada
*El circuito impreso de referencia de referencia se refiere a:

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El ensamblado de la tarjeta es muy sencillo. Se debe poner especial atención en el
momento de hacer soldadura para no causar cortos entre los puntos adyacentes.
Además, en los sitios donde se conectan cables se deben instalar paladines para
facilitar la posterior soldadura. se recomienda que una vez terminado el proceso
de soldadura se limpie la tabla fenólica con alcohol y un cepillo de dientes y así se
remueve la capa de material fundente que queda después de la soldadura,
después de haber hecho el circuito impreso de referencia y sus terminales es
prudente plantarlo ya en la tabla y por supuesto soldarlo.
En este proyecto que realizaremos, la luz nocturna automática, necesitamos un
elemento que no permita medir, o por lo menos diferenciar, entre una o mayor
intensidad de luz, por lo que utilizaremos una fotocelda, el cual es un componente
electrónico que tiene como función convertir alguna variable física en una señal
eléctrica o viceversa. Aplicando esto nuestro objetivo es desarrollar una lámpara
con luz nocturna automática que al detectar la luz de la noche o una cantidad de
luz presente que este por debajo de un nivel determinado, mande la señal para
que esta a su vez encienda. Estos circuitos son muy ocupados en casas y
empresas, por decir algunas, que les ayudan a encender diferentes tipos de
aparatos electrónicos y de maquinaria para que al recibir una señal física como la
ya dicha luz de la noche, mande una señal eléctrica a estos aparatos para que
enciendan y a su vez desarrollen su trabajo específico.

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Glosario
Resistencia eléctrica. Oposición al paso de la corriente en un circuito.
Fotocelda. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales cuya resistencia
varía con la intensidad de luz que incide sobre ellos.
Diodo rectificador. Es un semiconductor de germanio o silicio, que sirve para
rectificar la corriente en un circuito.
Potenciómetro. Es la oposición al paso de la corriente de manera regulada, puede
variarse la corriente que pasa en el circuito.
Relé. Es un interruptor controlado por un electroimán.
Capacitor. Es un dispositivo condensador de energía el cual tiene la función de
carga y descarga.
Transistor. Dispositivo electrónico el cual amplifica la señal de un circuito.
Circuito integrado. Es un dispositivo electrónico el cual sirve para reducir un
circuito y sea más fácil su integración.
Transductor. Es la capacidad de un dispositivo de convertir una energía en otra y
viceversa.
Fuente de alimentación. Es aquella alimentación de corriente directa que se le da
a un circuito esta puede ser fija o variable.

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CONCLUSIONES
Al ensamblar este proyecto se obtiene un circuito el cual puede activar o
desactivar un rele dependiendo de la cantidad de luz que exista en el medio.
Puede ser utilizado para encender una lámpara exterior cuando cae la noche.
El circuito posee dos elementos extremadamente importantes la fotocelda y el
amplificador este último es el que esta encargado de compara el voltaje.
El rele de salida se activa cada vez que el nivel de la luz inciende sobre la
fotocelda es bajo, para poner el nivel de la luz se pondrá un potenciómetro.
El circuito se va a alimentar con una fuente de 12V el cual aprendimos a hacer en
la unidad de aprendizaje de electrónica analógica.
Cada unidad de aprendizaje fue muy importante ya que en cada una nos
enseñaron cosas como hacer el circuito impreso entre otras cosas.
Este proyecto puede ser muy útil en un futuro ya que talves en estos momentos
solo es una lámpara pero después pueden ser otros dispositivos.
FUENTES DE INFORMACION
http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_variable
http://es.scribd.com/doc/36425276/34-proyectos-sencillos-de-
electronica#fullscreen
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_1.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_variable
http://platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf
http://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html
http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/403-circuito-integrado
http://www.comunidadelectronicos.com/articulos/electroliticos.htm
http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/04/transistores.pdf